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配合物合成结构和反应性能

在配合物合成中,提供中心原子的化合物一般是无机盐(如 含氧酸盐,卤化物等),氧化物或氢氧化物。对溶剂的要求 是反应物在其中能较好的溶解,但碱性要小于目标化合物中 配体的碱性,这样才能保证产物在其中不发生分解,同时还 要有利于产物分离。
(1)水溶液中的直接加成 水是最常用,最主要的溶剂之一。水中的直接
对配体而言,含氧酸根,乙酰丙酮,氨,氰和胺 类的许多配合物都能从水中合成。
例如:
CuSO4·5H2O + 4NH3 [Cu(NH3)4]SO4·H2O + 4H2O
对Werner型配合物来说,最常用的方法是结晶,其 中包括:
(a)浓缩、蒸发除去溶剂,用冰盐浴等冷却,使产物析出。
(b)缓慢地加入与溶剂有互相混溶,但又不能溶解目标配合物 的溶剂使产物析出。
属,L是螯合配体,反应结果是生成了更加稳定的螯合物M’Lk 。
要注意对不同的配体,有不同的金属置换顺序,这与该配 体与不同金属形成配合物的稳定性有关。
例如: 2Ln3++3Ba(tfacam)2→2Ln(tfacam)3+3Ba2+ (tfacam为三氟代乙酰胺)
(2)配体取代反应:
在一定条件下,新配体可以可以取代原配合物中的一个、几 个或全部配体,得到新的配合物。例如:
[NiCl4]2- + 4CN- = [Ni(CN)4]2- + 4Cl- [Ni(H2O)6] 2+ +3bipy = [Ni(bipy)3] 2+ + 6H2O [Co(NH3)5Cl]Cl2 +3en = [Co(en)3]Cl3 + 5NH3 K2[PtCl4] + en = [Pt(en)Cl2]+ 2KCl K2[PtCl4] +2en = [Pt(en)2]Cl2 + 2KCl
同样N2H4或NH2OH是较理想的还原剂,因为它们被氧 化后产生N2,不会给反应引入其他副产物。其他常用的还原 剂还有H3PO2、Na2S2O3以及溶于液氨中的Na、K或者是溶 于四氢呋喃(THF)中的Li、Mg等。
常用的溶剂有醇,乙醚,甲苯,丙酮,氯仿,四氢呋 喃,吡啶等。
[Cr(en)3]Cl3的合成 在水中反应时
在乙醚中反应时乙醚Fra bibliotek4.1.2 取代和交换反应
(1) 金属交换反应:
金属配合物与其它金属的盐(或化合物)之间发生金属离子 交换,可以用下式表示:
MLl + M’n+ M’Lk + Mm+ + (l-k) L 式中M可以是过渡金属也可以是非过渡金属,M’是过渡金
2[Co (NH3)6]Cl3 + 14H2O
氧化剂或还原剂的选择很重要,既要考虑其氧化还原
能力,也要考虑反应后的分离和纯化,要尽可能地避免在反 应中引入由氧化剂或还原剂本身反应后产生的副产物。氧气 (空气)、H2O2等都是很好的氧化剂,被还原后的产物是水, 不会污染产物。KMnO4、K2Cr2O7等就不是好的氧化剂, 会给反应带人难于分离的副产物。
对于含有易水解金属离子的体系,如Fe3+、Cr3+等,或者配 体的配位能力较弱,在与金属离子配位时竞争不过水分子, 取代反应只能在非水溶剂中进行才能够顺利完成。例如:
[Cr(H2O)6]Cl3

H2O
3en [Cr(OH)3]

3H2O

3enHCl
CrCl3

Et2O
3en [Cr(en)3]Cl3
§4.1
4.1.1 直接加成法
这种合成法就是将金属离子和配体直接相互作 用,是合成配合物的最简单方法。按Lewis酸碱理 论,配合物的直接加成反应为:
M+:L=M:L
当溶剂也是Lewis碱时(如H2O、C5H5N), 与所加成的L会发生竞争配位,因此在直接加成时 一定要考虑到这一点。
1. 溶液中的直接加成
第四章 配合物合成、结构和反 应性能
本章内容
§4.1 配合物合成 §4.2 配合物结构 §4.3 配合物反应及催化性能
§4.1 配合物的合成
本节重点: 1 掌握配合物合成的基本方法 2 掌握配位反应的基本反应条件分析和选择
本节内容
§4.1.1 直接加成法 §4.1.2 取代反应合成法 §4.1.3 加成和消去反应 §4.1.4 氧化还原反应合成法 §4.1.5 特殊配合物的合成法 §4.1.6 大环模板合成反应 §4.1.7 水热、溶剂热法合成 §4.1. 8 固相反应合成法
加成实际上是用适当的配体去取代水合配离子中 的水分子。合成时溶液的酸度对反应产率和产物 分离有很大影响,控制PH是某些配合物合成的关 键。
对金属中心离子来说,只有价态较低的离子,如 Cu2+,Ni2+,CO2+,Zn2+等的绝大多数配合物能 从水溶液中直接合成,而高价态的离子如A13+, Ti4+,Zr4+等在水溶液中与OH-形成羟合配离子的 倾向很大。因此,只有它们的强lewis碱配体如F—等 的配合物才能从水中直接合成。
DMF
[Cr(DMF)3Cl3] + 2en cis-[Cr(en)2Cl2] + 3DMF
常用的非水溶剂:乙腈、无水乙醇、无水甲醇、丙酮、氯仿、 二氯甲烷、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、乙醚等.
4.1.3 加成和消除反应
代 表 性 的 具 有 平 面 四 边 形 配 位 构 型 的 金 属 离 子 有 Ni(II) 、 Cu(II)、Rh(I)、Ir(I)、Pd(II)、Pt(II)等,
Ph3P
Cl
RhI
+ H2
Ph3P
PPh3
Ph3P
Cl
RhI
+ Cl2
Ph3P
PPh3
Ph3P H
H RhIII PPh3
Cl PPh3
Ph3P Ph3P
Cl RhIII Cl
Cl PPh3
4.1.4 氧化还原反应
Au+4HCl+HNO3 H[AuCl4] + 2H2O + NO Pt+6HCl+2HNO3 H2[PtCl6] + 4H2O + 2NO 2[Co(H2O)6]Cl2 + 10NH3 + 2NH4Cl + H2O2
(c)若目标配合物是配阳离子,可加入能与它生成难溶盐的合 适阴离子将它分离出来,而要制备配阳离子时,可以加入一 种合适的阳离子使其分离出来。当一次结晶不能制得纯目标 化合物时,还需多次结晶,使其纯化。
(2)非水溶液的直接加成
使用非水溶剂的原因:
1)防止水解(如Fe3+、Al3+、Ti4+); 2)使不溶于水的配体可溶解; 3)配体的配位能力不及水。(金属离子对水有很大亲和 力)
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